今天汽车中的这几项技术源于飞机

汽车消费中有一个现象, 不少消费者关心配置和科技性。是啊,经过一个多世纪的发展,现在的汽车已经不仅仅是一个车壳外带一台发动机、四个轮子、一个方向盘和一对沙发这么简单了,它是很多技术的集成体,而在这些技术中有些是源于航空科技。高大上航空科技的加盟让今天的汽车驾驶更轻松、有更强的性能和更高的安全性,那就聊几个汽车中源于飞机的技术。

涡轮增压发动机

现在带“T”的发动机国内轿车中很流行,它似乎成为了强劲动力和节能环保的一个象征。而且,国内很多消费者也把它当成很先进的科技,这是一个已经发展了一百多年的技术。

一百多年前的1905年,瑞士工程师Alfred J. Büchi发明并取得了涡轮增压器的专利。它首先被应用于航空发动机中(以前飞机采用的活塞式螺旋桨航空发动机和汽车发动机是同一类型发动机)。当时的飞机设计师发现飞机在高空飞行的时由于空气稀薄,活塞式航空发动机吸入的空气量不足而产生功率下降的情况,如何保持发动机在高空中依然具有充足的动力输出?发动机设计师想到了涡轮增压器,通过涡轮增压器发动机可以吸入更多的空气从而保持动力的输出。

在第一次世界大战中,法国工程师Auguste Rateau把涡轮增压器装在雷诺活塞式螺旋桨航空发动机中取得了初步的成功。1918年,美国通用电器公司的工程师Sanford Alexander Moss在著名的“自由”V12缸航空发动机上装备了涡轮增压器,在飞行中进一步证明了涡轮增压器的效能。20世纪30年代美国在大功率涡轮增压航空发动机技术上取得了巨大突破,随后生产出了一系列强悍的活塞式航空发动机(R1820、R2800和艾利逊V1710等等)。

这些发动机赋予了美国的重型战斗机以及重型轰炸机出色的飞行性能,为美军在二战中取得胜利起了很大作用。相比之下,日本在二战爆发前没有掌握涡轮增压技术,仿制的涡轮增压器就是和发动机就是匹配不起来, 再加上炼油技术太烂,结果战争中期后日本军机性能完全不是美机的对手,成就美国航空兵创造出一系列脍炙人口的辉煌战绩(比如“马里亚纳射火鸡大赛”)。

美国海军的王牌飞行员Alexander Vraciu和他的“地狱猫”战斗机

第二次世界大战结束后,随着涡轮喷气发动机的流行,带涡轮增压器的活塞式航空发动机逐步退出了历史的舞台。不过,虽然逐步在航空领域中淡出,但是汽车工程师发现了它在汽车动力领域中的发展潜力,它可以用更小的排量产生更大的马力。最早将涡轮增压发动机应用在量产产车上的是通用汽车公司,1962年生产的Oldsmobile Jetfire装备了一台最大功率215马力的3.52升全铝V8涡轮增压发动机,同年的雪佛兰Corvair则装备了一台2.4升水平对置6缸涡轮增压发动机。

1962年Oldsmobile F-85 Jetfire Sport Coupe

欧洲的第一款量产的涡轮增压轿车是1973年问世的BMW 2002 turbo,随后是1975年保时捷911和1978年的SAAB 99……

ABS防锁死制动系统

现在的汽车大部分都装备了ABS防锁死制动系统,有了这种制动系统后,汽车刹车时轮胎在路面打滑这种情况减少了,车辆的安全性也因此得到了提升。这也是一个从飞机上下放而来的安全配置。

时间回到20世纪20年代,那时是航空工业迅速发展的时期,为了减少飞机降落滑跑距离,来自法国的飞机兼汽车设计天才夏布里埃·伏瓦辛(Gabriel Voisin)提出了飞机起落架ABS防锁死制动系统的概念,随后他设计出了一个脉冲制动系统,实验证明飞机降落滑跑距离不仅缩短了30%,刹车时起落架轮胎爆胎的情况也消除了,驾驶员可以放心把起落架的制动力加到最大。不过,ABS防锁死制动系统真正在航空领域流行还要等到二十多年后的20世纪50年代。

Gabriel Voisin

20世纪40年代中期开始,飞机进入到涡轮喷气发动机的动力时代,飞机的规格成几何状增加,尤其是喷气运输机的重量越来越大。随之而来的就是降落滑跑距离越来越长,飞机跑道也因此越来越长,传统的机轮制动系统轻易让轮胎刹爆,对于ABS防锁死制动系统的需求显得迫切。英国邓禄普公司研制了Maxaret制动系统,这是第一个实用型ABS防锁死制动系统,英国的20世纪50年的研制的新一代喷气飞机都装备了这套制动系统,如闪电战斗机、彗星2C客机、三叉戟客机和VC10客机等等。

三叉戟客机,中国是它的第二大用户

ABS防锁死制动系统的效能自然也引起了汽车制造商的注意,ABS是减少机动车辆制动距离和提升车辆在湿滑道路控制性的一个行之有效的方法。1958年,英国的交通研究实验室(TRL)改装了一辆Royal Enfield Super Meteor摩托车用来研究Maxaret制动系统的制动效果,它成为第一辆装备了ABS防锁死制动系统的陆地机动车辆。实验证明,使用ABS制动系统后,摩托车的可控制性显著提升了,尤其是在湿滑的路面上更为明显。20世纪60年代开始, FergusonP99赛车和Jensen FF跑车装备了ABS制动系统。不过,早期的全机械ABS 制动系统不仅制造成本高昂,而且也不可靠,在20世纪60年代末,普遍的观点认为ABS防锁死制动系统不会在汽车中普及。

Jensen FF

情况的转机出现在1969年,这一年问世的“协和”超音速客机首次采用了电子控制的ABS制动系统,这代表着ABS制动系统的发展进入到了一个新的时代。汽车制造商随即开始研究普及ABS制动系统的可能性,1970年到1971年,豪华车制造上推出了多款ABS制动系统。首先是福特,1970年福特汽车公司推出了“Sure-track”后轮ABS制动系统,它被装在了林肯大陆轿车上。

1971款林肯大陆

1971年,通用汽车公司也推出了后轮ABS制动系统,这款被称为“Trackmaster”的系统装备在后轮驱动底盘的凯迪拉克轿车上。克莱斯勒联合Bendix公司研制ABS制动系统,1971年,他们推出了“SureBrake”ABS制动系统,它比福特和通用汽车的后轮ABS制动系统更先进,这是一套计算机控制、三通道、四传感器的四轮ABS制动系统,克莱斯勒的旗舰车型“帝国”轿车成为第一款装备这套制动系统的豪华轿车。1971年,日产“总统”成为第一辆装备ABS制动系统的日本轿车。

1972款克莱斯勒帝国LeBaron 双门硬顶轿车

20世纪60年代汽车采用ABS更多是一种尝试,到了20世纪70年代,汽车用ABS制动系统进入到了实用化阶段。随着技术的发展和制造成本的降低,从20世纪80年代开始,汽车用ABS制动系统在美国迎来了全面普及的时代。

HUD平视显示系统

HUD也被称为是抬头显示系统,是目前一些中高级轿车上常见的科技配置,通过投影在前风挡上的信息,驾驶者不用低头看就能知道车辆的行驶速度以及其它信息。它的问世即和飞机有关也和战争有关。

在第二次世界大战时发现夜间战斗机飞行员的这种需求;飞行员不仅要按照雷达指示的方向目视发现夜间飞行的敌机,还需要时刻了解雷达屏幕上的信息,眼睛的负担太大。20世纪50年代后,随着战斗机全面实现涡轮喷气动力化以及功能更强大的火控雷达开始装上了战斗机,飞机仪表板和控制面板上的仪表和各种开关有有近百个了,飞行中飞行员不仅要时刻关注舱外的情况, 还需要了解飞机的速度、高度、航向、姿态和油量等重要信息,低头与抬头之间眼睛焦距需要不断调整……眼睛更不够用了。为了减轻飞行员的负担,HUD概念由此诞生。

上世纪50年代的F100“超佩刀”战斗机座舱

HUD是利用光学反射的原理,将重要的飞行相关资讯投射在一片位于座舱前端仪表板顶部的玻璃上面,这片玻璃的高度大致与飞行员的眼睛成水平,投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面,飞行员透过HUD往前方看的时候能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。HUD设计的用意是让飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料,始终保持抬头的姿态,降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。

1955年,美国海军开始研究HUD,1958年,英国皇家海军实现了HUD技术的第一次重大突破……经过十几年的研究,20世纪70年代HUD终于实用化,那时开始服役的西方新一代战斗机如F15、F16、F18、狂风和幻影2000都装备了HUD平视显示系统。20世纪80年代后期前苏联服役的Su27和米格29等新一代战斗机也装备了HUD平视显示系统。

F18“大黄蜂”战斗机的HUD

随着HUD在航空行业的普及,汽车厂商开始琢磨把它带上汽车,1988年通用汽车公司的Oldsmobile Cutlass成为第一辆装备HUD的汽车。而中国制造的第一辆装备HUD的轿车是2001年的东风日产蓝鸟……

东风日产蓝鸟

当然,从航空技术落地在汽车上的技术当然不仅仅是上面这三项,以后再说说其它的:)

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本内容来自汽车之家创作者,不代表汽车之家的观点和立场。
标签: 新鲜趣闻
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